^(41)Ca的AMS测量方法及在生物医学领域的应用

钙(Ca)的长寿命放射性核素^(41)Ca是理想且安全的生物示踪剂,在生物医学领域具有重要价值,但其发展一直受制于测量技术。传统衰变计数法测量效率极低、样品需求量高且耗费时间长,无法有效开展^(41)Ca分析;普通质谱方法很难剔除同量异位素41K和分子碎片的干扰,难以获得理想的探测限。而加速器质谱法(AMS)测定^(41)Ca具有样品用量小(mg量级)、测量时间短(约1 h)、检测灵敏度高(^(41)Ca/^(40)Ca丰度灵敏度最低可至10^(-15))等优点,是目前分析^(41)Ca最常用的方法。AMS测量的关键是如何有效剔除或分离同量异位素41K。本研究从样品形式的选择和仪器技术两方面综述了^(41)Ca的AMS测量方法发展进程。一方面,使用CaH_(2)或CaF_(2)作为主要样品形式目前可以有效抑制41K的干扰。CaF_(2)制备流程更简单,存储更方便,束流引出阶段对同量异位素41K的抑制在4个量级左右,满足添加^(41)Ca为示踪剂的生物医学样品的分析要求。另一方面,随着AMS逐渐小型化,^(41)Ca-AMS测量技术也在不断改进。对比不同能量下AMS分析^(41)Ca的特点、优势和局限性,其中:高能量大型(≥5 MV)AMS对41K有足够的辨别能力,测量灵敏度一般在10^(-14)~10^(-15),但由于成本和仪器运行专业性过高的要求,使其应用不够广泛;低能量小型(≤3 MV)AMS应用最为广泛,虽然只能将^(41)Ca和41K部分分离,但可以通过dE/dx、ΔTOF和ISA等方法对^(41)Ca实现直接测量,测量灵敏度在10^(-12)~10^(-13)或有望更低;而更低能量的紧凑型(≤1 MV)AMS无法在低能量情况下将^(41)Ca和41K分离,只能通过39K校正的间接方法实现对^(41)Ca的测量,测量灵敏度一般为10^(-11)~10^(-12)之间。在此基础上,本研究介绍了基于^(41)Ca-AMS分析技术在生物医学领域中的应用。^(41)Ca示踪技术是目前探究生物体骨钙代谢的重要手段,在评估人类骨骼健康、监测骨重塑动态和建立人类钙平衡的线性动力学模型等方面具有潜力。^(41)Ca-AMS示踪技术可以用于临床医学中相关疾病的早期诊断和预后监测;评估失重对股骨摄取外源钙能力的影响以及骨量下降和骨钙代谢紊乱的机理,从而提出针对性的预防和治疗措施;^(41)Ca标记体内钙库,可以更精准的测量钙吸收率,为临床上补钙剂量的确定提供理论指导;还可以通过探究细胞内钙离子动力学从而研究相关疾病的机理。此外,^(41)Ca-AMS技术还可以对植物体进行示踪研究,有望为农作物的科学补钙和破译植物-土壤系统界面化学相互作用过程提供帮助。可见,^(41)Ca在生物医学领域研究中具有广泛的应用,且由于其极低的放射性,在涉及人体的研究中其安全性有着不可替代的优势,而近年随着国内^(41)Ca-AMS分析技术的发展,有望为我国深入开展相关前沿研究提供技术支撑。

^(41)Ca示踪-AMS法测定细胞胞浆内Ca^(2+)浓度的方法研究

^(41)Ca示踪剂是理想的生物医学示踪剂。本工作首次将~Ca示踪剂用于测定在石棉作用下引起人肺成纤维细胞(HLF)胞浆钙离子浓度。采用体外培养的HLF作为研究对象,用石棉进行染毒,用超声破碎离心提取细胞胞浆制备生物样品,并对样品进行加速器质谱(AMS)测量。研究结果初步证明可将^(41)Ca示踪-AMS法用于石棉作用下 HLF细胞的胞浆钙离子浓度分析。该方法有可能应用于生物学领域,为深入研究生命活动的机理提供分析手段。

加速器质谱测量岩石样品中^(41)Ca的初步研究

41Ca在核天体物理及地质年代学方面可能具有较高的应用价值。为测量天然岩石样品中41 Ca的本底水平,探讨了41Ca-AMS测量中岩石样品的CaF2制备,提出了二次氟化的制备方法。在此基础上,通过对导电介质与靶锥的改进,设计了一种提高CaF-3束流引出强度的方案。该方案可有效提高CaF-3束流引出强度。实验结果表明,天然岩石样品中41Ca/40Ca(41Ca、40Ca原子个数比)的本底水平低于8×10-14。

加速器质谱方法测量^(41)Ca及其在生物医学中的应用

介绍了用AMS测量4 1Ca的方法及其在生物医学中的应用 ,以及中国原子能科学研究院目前开展4 1Ca的AMS测量及其应用研究的情况 .

应用加速器质谱计测定^(41)Ca地质年龄的研究进展

综述了４１Ｃａ的起源、加速器质谱计测量的特点以及４１Ｃａ在地质年龄测定中的应用。４１Ｃａ半衰期为１０５ａ，它可用来测定５×１０４～１０６ａ地质样品的年龄。天然样品中ｗ（４１Ｃａ）／ｗ（４０Ｃａ）比值很小，只能用ＡＭＳ测定。目前，检测ｗ（４１Ｃａ）／ｗ（４０Ｃａ）比值的灵敏度可达１０－１５。在全球气候变化、古人类学研究及医学示踪研究中应用４１Ｃａ具有非常重要的意义。

加速器质谱测量^(14)C与^(41)Ca在生物代谢研究中的应用

使用放射性同位素在生命科学领域有着悠久的历史,14C和41Ca作为两种长寿命放射性核素已被广泛应用于生物体代谢的示踪研究。加速器质谱(accelerator mass spectrometry,AMS)测量技术作为一种能够准确测量低丰度、长寿命同位素的核分析技术,克服了传统质谱存在的分子本底和同量异位素本底干扰的限制。该方法不受检测物质的复合结构及基体效应的影响,非常适合14C与41Ca生物样品的测量。介绍了AMS测量技术的基本原理和优势及目前通过该技术测量14C与41Ca在生物代谢研究中的应用情况。重点介绍了中国原子能科学研究院AMS小组目前正在从事的14C与41Ca在生物代谢领域的测量工作。